RU2251132C2 - Device for receiving image - Google Patents
Device for receiving image Download PDFInfo
- Publication number
- RU2251132C2 RU2251132C2 RU2003121347/28A RU2003121347A RU2251132C2 RU 2251132 C2 RU2251132 C2 RU 2251132C2 RU 2003121347/28 A RU2003121347/28 A RU 2003121347/28A RU 2003121347 A RU2003121347 A RU 2003121347A RU 2251132 C2 RU2251132 C2 RU 2251132C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photoresist
- optical fibers
- field emission
- several
- light
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области микролитографии, в частности фотолитографии, и может быть промышленно реализовано, например, при изготовлении интегральных схем или структур со сформированным по заданной программе рельефом с субмикронным разрешением.The invention relates to the field of microlithography, in particular photolithography, and can be industrially implemented, for example, in the manufacture of integrated circuits or structures with a submicron resolution relief formed according to a given program.
Создание интегральных схем с характерным размером элементов 0.1-0.01 мкм является важнейшим перспективным направлением развития современной микроэлектроники. Разработка технологии высокоточного (с субмикронными и микронными допусками) изготовления прецизионных форм с трехмерным рельефом может быть промышленно реализована, например, при создании массовой технологии изготовления деталей микророботов, высокоразрешающих элементов дифракционной и френелевской оптики, а также в других областях техники, где тоже необходимо получение в функциональном слое изделия трехмерного рисунка заданной глубины с высоким разрешением его структур, например при создании печатных форм для изготовления денежных знаков и иных ценных бумаг.Creation of integrated circuits with a characteristic element size of 0.1-0.01 microns is the most important promising direction in the development of modern microelectronics. The development of the technology of high-precision (with submicron and micron tolerances) manufacturing of precision forms with a three-dimensional relief can be industrially implemented, for example, when creating mass technology for manufacturing parts of microrobots, high-resolution elements of diffraction and Fresnel optics, as well as in other areas of technology, where it is also necessary to obtain the functional layer of a product of a three-dimensional drawing of a given depth with a high resolution of its structures, for example, when creating printing forms for making money signs and other securities.
От разрешающей способности процесса микролитографии, определяющей уровень развития большинства отраслей современной науки и техники, в решающей степени зависит дальнейшее развитие современной микроэлектроники. Микролитография включает нанесение на поверхность твердого тела (обычно подложки из полупроводникового материала) слоя материала, чувствительного к воздействию потока излучения или микрочастиц (слоя фоторезиста). Экспонирование фоторезиста через фотошаблон (своего рода трафарет), обычно называемый маской, позволяет создать на фоторезисте рисунок, соответствующий топологии данного слоя создаваемой интегральной схемы.From the resolution of the microlithography process, which determines the level of development of most branches of modern science and technology, the further development of modern microelectronics decisively depends. Microlithography involves applying to a surface of a solid (usually a substrate of semiconductor material) a layer of material that is sensitive to the effects of a radiation flux or microparticles (photoresist layer). Exposing a photoresist through a photomask (a kind of stencil), usually called a mask, allows you to create a picture on the photoresist that matches the topology of this layer of the created integrated circuit.
Известно устройство для получения изображения на светочувствительном слое (фоторезисте), состоящее из высокоинтенсивного источника коротковолнового излучения, устройства для позиционирования объекта-маски, изображение которой будет спроецировано на фоторезист, высокоточного проекционного объектива с большой апертурой и устройства для перемещения подложки со светочувствительным слоем, на который проецируется множественное изображение позиционируемого объекта, чтобы максимально использовать всю поверхность подложки из полупроводникового материала, покрытую светочувствительным слоем - фоторезистом (Report by Sunlin Chou on Intel Developers Forum, San Jose, USA, 09.2002).A device for acquiring an image on a photosensitive layer (photoresist) is known, consisting of a high-intensity source of short-wave radiation, a device for positioning a mask object, the image of which will be projected onto a photoresist, a high-precision projection lens with a large aperture, and a device for moving a substrate with a photosensitive layer onto which a multiple image of the positioned object is projected in order to maximize the use of the entire surface of the substrate from semi-wire of the core material coated with a photosensitive layer - photoresist (Report by Sunlin Chou on Intel Developers Forum, San Jose, USA, 09.2002).
В течение последних 20 лет прогресс в области микроэлектроники был тесно связан с развитием таких устройств - проекционных сканирующих систем (степперов), позволявших с высокой производительностью проецировать на фоторезист множественное изображение топологии определенного слоя соответствующей интегральной схемы, используя в качестве трафарета специальные высокоточные маски.Over the past 20 years, progress in the field of microelectronics has been closely associated with the development of such devices - projection scanning systems (steppers), which made it possible to project a multiple image of the topology of a certain layer of the corresponding integrated circuit onto a photoresist using special high-precision masks as a stencil.
Точность позиционирования лучших степперов, производимых мировым лидером в этой области технологического оборудования для микроэлектроники голландской фирмой ASM-Lithography, достигает 80 нм, что явно не достаточно для создания СБИС с характерным размером элементов 20-30 нм. Отставание возможностей степперов от нужд промышленности естественно, т.к. разработка степпера для субмикронных технологий требует трех-пяти лет, а стоимость его при серийном выпуске составляет 10-15 миллионов долларов, не говоря уж о стоимости разработки, составляющей сотни миллионов долларов.The positioning accuracy of the best steppers produced by the world leader in this field of technological equipment for microelectronics by the Dutch company ASM-Lithography reaches 80 nm, which is clearly not enough to create a VLSI with a characteristic element size of 20-30 nm. The lag of the capabilities of the steppers from the needs of industry is natural, because the development of a stepper for submicron technologies requires three to five years, and its cost in serial production is 10-15 million dollars, not to mention the development cost of hundreds of millions of dollars.
В процессе проявления, когда проэкспонированный фоторезист удаляется (позитивный процесс), формируется соответствующая фоторезистивная маска, в окнах которой осуществляется технологическая обработка поверхностного слоя подложки. Эта процедура в процессе изготовления интегральной схемы многократно повторяется, причем каждый последующий рисунок с необходимой точностью совмещается с предыдущим. Чередование процесса микролитографии с другими технологическими процессами (напылением пленок, травлением, окислением, легированием и т.п.) позволяет создавать сложные твердотельные структуры с заданной геометрией и свойствами.In the process of development, when the exposed photoresist is removed (positive process), the corresponding photoresist mask is formed, in the windows of which technological processing of the surface layer of the substrate is carried out. This procedure in the process of manufacturing an integrated circuit is repeated many times, and each subsequent drawing with the necessary accuracy is combined with the previous one. The alternation of the microlithography process with other technological processes (film deposition, etching, oxidation, alloying, etc.) allows you to create complex solid-state structures with a given geometry and properties.
Важнейшей характеристикой процесса микролитографии является обеспечиваемое им разрешение, т.е. минимальная ширина линий рисунка. Этот параметр настолько важен, что используемая технология обычно называется по величине разрешения, например “0.8-микронная технология” или “0.13-микронная технология”.The most important characteristic of the microlithography process is the resolution it provides, i.e. minimum line width of the picture. This parameter is so important that the technology used is usually called by resolution, for example, “0.8-micron technology” or “0.13-micron technology”.
В настоящее время в промышленности наиболее распространена фотомикролитография (или фотолитография). Обеспечиваемое ею разрешение Δ х определяется длиной волны используемого излучения λ и апертурой А проекционной системы Δ x=k1λ /2A. Такая зависимость естественно стимулировала у разработчиков стремление к использованию все более коротковолновых источников излучения и все более широкоапертурных проекционных систем. В результате за последние 40 лет в промышленной проекционной фотолитографии произошел переход от ртутных ламп с характерной длиной волны 330-400 нм к эксимерным лазерам с длиной волны 193 и даже 157 нм. Проекционные объективы современных степперов достигли диаметра 600-700 мм (необходимость увеличения апертуры А). Все это и обусловливает столь высокую стоимость степперов.Currently, photomicrorolithography (or photolithography) is the most common in industry. The resolution Δ x provided by it is determined by the wavelength of the used radiation λ and the aperture A of the projection system Δ x = k 1 λ / 2A. Such a dependence naturally stimulated the developers' desire to use increasingly shorter-wavelength radiation sources and increasingly wide-aperture projection systems. As a result, over the past 40 years in industrial projection photolithography, there has been a transition from mercury lamps with a characteristic wavelength of 330-400 nm to excimer lasers with a wavelength of 193 and even 157 nm. The projection lenses of modern steppers have reached a diameter of 600-700 mm (the need to increase aperture A). All this causes such a high cost of steppers.
К сожалению, за увеличение разрешения приходится расплачиваться еще и резким уменьшением глубины фокусировки Δ F, т.к. Δ F=k2λ /A2, что приводит к уменьшению производительности и радикальному усложнению системы фокусировки гигантских проекционных объективов, а значит и к росту стоимости степперов. К тому же, краевые эффекты ограничивают возможность использования апертуры такого объектива при работе с предельным разрешением, обеспечиваемым объективом.Unfortunately, one also has to pay for an increase in resolution with a sharp decrease in the focusing depth Δ F, because Δ F = k 2 λ / A 2 , which leads to a decrease in productivity and a radical complication of the focusing system of giant projection lenses, and hence to an increase in the cost of steppers. In addition, edge effects limit the possibility of using the aperture of such a lens when working with the maximum resolution provided by the lens.
В процессе развития проекционной фотолитографии минимальный размер проецируемых деталей уменьшался в среднем на 30% каждые 2 года, что позволяло каждые 18 месяцев удваивать число транзисторов на интегральных схемах (закон Мура). В настоящее время в промышленности используется “0.13-микронная технология”, позволяющая печатать детали с разрешением ~ 100 нм, в то время как следующим рубежом, по мнению экспертов, является создание проекционных систем и источников излучения, обеспечивающих уверенное разрешение на уровне 20-30 нм, что потребует перехода к источникам экстремального ультрафиолета (EUV-источникам), фактически перехода к мягкому рентгеновскому излучению. В настоящее время интенсивно ведутся эксперименты с микролитографией на λ =13,4 нм. Первая такая установка, как сообщалось на форуме разработчиков компании Intel (ведущего мирового производителя СБИС), была создана, и в 2002 году на ней были получены транзисторы с характерным размером 50 нм. Однако стоимость такого степпера даже при серийном производстве будет достигать, по оценке экспертов, 60-ти миллионов долларов, а для отладки технологии серийного производства микропроцессоров с характерным размеров элементов на уровне 30 нм потребуется, по самым оптимистическим оценкам, 5-7 лет.In the process of development of projection photolithography, the minimum size of projected parts decreased on average by 30% every 2 years, which made it possible to double the number of transistors on integrated circuits every 18 months (Moore's law). Currently, “0.13 micron technology” is used in industry, which allows printing of parts with a resolution of ~ 100 nm, while the next frontier, according to experts, is the creation of projection systems and radiation sources that provide reliable resolution at the level of 20-30 nm , which will require a transition to extreme ultraviolet sources (EUV sources), in fact, a transition to soft x-ray radiation. Currently, experiments are underway with microlithography at λ = 13.4 nm. The first such installation, as reported at the forum of developers of Intel (the world's leading manufacturer of VLSI), was created, and in 2002 transistors with a characteristic size of 50 nm were obtained on it. However, the cost of such a stepper, even with serial production, will reach, according to experts, $ 60 million, and for debugging the technology of serial production of microprocessors with a characteristic element size of 30 nm, it will take, according to the most optimistic estimates, 5-7 years.
Переход на столь коротковолновое излучение повлек за собой радикальное усложнение, а значит, и существенное удорожание процесса производства СБИС, т. к. потребовал:The transition to such a short-wavelength radiation entailed a radical complication, and therefore a significant increase in the cost of the VLSI production process, because it required:
1) использования принципиально новых источников излучения типа вакуумной искры, работа с которой требует сложных специальных мер по устранению загрязнения поверхности фоторезиста продуктами, выделяющимися в процессе инициации и горения разряда. Причем эти источники должны создавать достаточно интенсивные потоки излучения, т.к. коэффициенты отражения покрытий на длине волны 13,4 нм не превышают 0,7, а это значит, что даже в случае простейшей оптической системы, состоящей из шести зеркальных элементов, интенсивность уменьшится ~ в 100 раз;1) the use of fundamentally new radiation sources such as a vacuum spark, the work with which requires complex special measures to eliminate pollution of the photoresist surface by products released during the initiation and combustion of the discharge. Moreover, these sources should create fairly intense radiation fluxes, because the reflection coefficients of coatings at a wavelength of 13.4 nm do not exceed 0.7, which means that even in the case of a simple optical system consisting of six mirror elements, the intensity will decrease by a factor of ~ 100;
2) размещения проекционной системы и подложки в вакууме, т.к. столь коротковолновое излучение интенсивно поглощается даже в воздухе, и использования отражающих, а не пропускающих излучение оптических элементов. Работа с вакуумным степпером также усложняет ввод и вывод подложек из степпера и существенно уменьшает производительность;2) placing the projection system and the substrate in a vacuum, because such a short-wavelength radiation is intensively absorbed even in air, and the use of reflective rather than transmitting optical elements. Working with a vacuum stepper also complicates the input and output of substrates from the stepper and significantly reduces productivity;
3) перехода от проекционных элементов, пропускающих излучение, к отражающим проекционным элементам, что требует использования отражающих покрытий, содержащих до 40 пар чередующихся “четвертьволновых” слоев с сильно различающимися коэффициентами преломления. Изготовление таких покрытий связано с использованием чрезвычайно дорогостоящей, весьма сложной и не очень надежной технологией их нанесения. А технологический выход такой продукции пока совершенно не приемлем для крупносерийного производства;3) the transition from projection elements transmitting radiation to reflective projection elements, which requires the use of reflective coatings containing up to 40 pairs of alternating “quarter-wave” layers with very different refractive indices. The manufacture of such coatings involves the use of extremely expensive, very complex and not very reliable technology for their application. And the technological output of such products is still completely unacceptable for large-scale production;
4) масок, отражающих ультракоротковолновое излучение. Такие маски представляют собой зеркальные оптические элементы с описанным выше многослойным покрытием. Производство таких масок представляет собой сложнейшую технологическую задачу с весьма малым выходом годной продукции (Semiconductor Business News 24.06.03, V.La Pedus “Can the Photomask Industry be Saved?”), что приводит к радикальному (в три-четыре раза) удорожанию стоимости комплекта масок для производства СБИС. А это, в свою очередь, делает практически бесперспективным производство заказных СБИС и чрезвычайно удорожает разработку и отладку производства новых СБИС. Кроме того, эта технология не позволяет пока обеспечить выход, приемлемый для крупносерийного производства.4) masks reflecting ultrashort-wave radiation. Such masks are mirror optical elements with the multilayer coating described above. The production of such masks is a complex technological task with a very low yield (Semiconductor Business News 06.24.03, V.La Pedus “Can the Photomask Industry be Saved?”), Which leads to a radical (three to four times) cost increase a set of masks for the production of VLSI. And this, in turn, makes the production of custom VLSIs practically unpromising and makes the development and debugging of production of new VLSIs extremely expensive. In addition, this technology does not yet provide an output acceptable for large-scale production.
Одним из наиболее существенных ограничений применения фотолитографии является ограничение, связанное с дифракцией от края маски (дифракция от края экрана), используемой для получения желаемого проекционного изображения на поверхности фоторезиста. Это явление по мере уменьшения длины волны используемого излучения приводит ко все более заметному ухудшению качества получаемого изображения вследствие появления дифракционных максимумов, располагающихся на расстояниях порядка λ от центра проектируемой линии. Если учесть, что в настоящее время ведущими производителями используется излучение с длиной волны λ =130 нм и даже (в экспериментах!) λ =13,4 нм, то становится очевидным, насколько существенным может быть ограничение по разрешению, вносимое дифракцией на краю маски.One of the most significant limitations of the use of photolithography is the restriction associated with diffraction from the edge of the mask (diffraction from the edge of the screen) used to obtain the desired projection image on the surface of the photoresist. This phenomenon, as the wavelength of the radiation used decreases, leads to an increasingly noticeable deterioration in the quality of the resulting image due to the appearance of diffraction peaks located at distances of the order of λ from the center of the projected line. If we take into account that currently leading manufacturers use radiation with a wavelength of λ = 130 nm and even (in experiments!) Λ = 13.4 nm, it becomes obvious how significant the resolution restriction introduced by diffraction at the edge of the mask can be.
Создание масок по мере уменьшения длины волны используемого излучения (а этот процесс является определяющим при повышении степени интеграции) становилось все более дорогостоящим технологическим процессом. Так например, комплект масок для создания типового технологического процесса стоит даже при технологиях 0.25-0.18 мкм около 1 миллиона долларов. В случае же использования излучения с длиной волны 13 нм, когда применяются маски, отражающие экстремальный ультрафиолет, зеркальная поверхность, отражающая EUV-излучение, содержит 40 пар чередующихся слоев толщиной h из материалов с сильно различающимися коэффициентами преломления, например кремния (h=4,1 нм) и молибдена (h=2,8 нм), стоимость комплекта масок ввиду сложности нанесения такой многослойной отражающей поверхности оказывается существенно дороже.The creation of masks as the wavelength of the radiation used decreases (and this process is decisive with an increase in the degree of integration) has become an increasingly expensive technological process. For example, a set of masks for creating a typical technological process costs even about $ 1 million with technologies 0.25-0.18 microns. In the case of using radiation with a wavelength of 13 nm, when masks reflecting extreme ultraviolet are used, the mirror surface reflecting EUV radiation contains 40 pairs of alternating layers of thickness h from materials with very different refractive indices, for example, silicon (h = 4.1 nm) and molybdenum (h = 2.8 nm), the cost of a set of masks due to the complexity of applying such a multilayer reflective surface is much more expensive.
В качестве покрытия, поглощающего излучение на многослойном зеркале (например, в случае масок, создаваемых Intel), используется Cr-пленка. Она образует на поверхности, отражающей излучение, топологию соответствующей интегральной схемы, которая проецируется (обычно с уменьшением) на фоторезист. При этом реальное разрешение, обеспечиваемое при засветке фоторезиста, будет зависеть и от дифракции используемого излучения на краю поглощающего покрытия, образующего собственно маску.As a coating that absorbs radiation on a multilayer mirror (for example, in the case of masks created by Intel), a Cr film is used. It forms on the surface reflecting radiation, the topology of the corresponding integrated circuit, which is projected (usually with a decrease) on the photoresist. In this case, the real resolution provided by the exposure of the photoresist will also depend on the diffraction of the radiation used at the edge of the absorbing coating, which forms the mask itself.
Известно применение острийных автоэмиссионных матриц, состоящих из подложки, на которой выращены острия (вискерсы), которые при создании у их поверхности локальной напряженности поля E≈ 10-6 B/см эмитируют электронные пучки высокой плотности. Эти матрицы неоднократно использовались для создания изображения на экранах, покрытых люминофором (автоэмиссионные дисплеи, см. C.A.Spindt, C.E.Holland, A.Rosengreen, I.Brodie “Field-Emitter Arrays for Vacuum Microelectronics”Trans.on Electron Devices vol.38, #10, 1991; Е.И.Гиваргизов. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара, изд. “Наука”, ГИФМЛ, Москва 1977). Однако в электронной литографии автоэмссионные матрицы практически не использовались.It is known to use field emission emitting matrices consisting of a substrate on which spikes (whiskers) are grown, which, when a local field strength of E≈ 10 -6 V / cm is created at their surface, emit high-density electron beams. These matrices have been used repeatedly to create images on phosphor-coated screens (field emission displays, see CASpindt, CE Holland, A. Rosengreen, I. Brodie “Field-Emitter Arrays for Vacuum Microelectronics” Trans.on Electron Devices vol. 38, # 10, 1991; EI Givargizov. The growth of whiskers and lamellar crystals from steam, ed. "Science", GIFML, Moscow 1977). However, in electronic lithography, auto-emissive matrices were practically not used.
Таким образом, существующие устройства для создания изображения на светочувствительном слое имеют ряд существенных недостатков:Thus, existing devices for creating images on the photosensitive layer have a number of significant disadvantages:
1) принципиальные трудности совмещения в одном устройстве высокого разрешения и большой глубины резкости;1) the fundamental difficulties of combining in one device a high resolution and a large depth of field;
2) существенное усложнение конструкции и технологии проецирующего устройства при уменьшении длины волны излучения, используемого при проецировании изображения на фоторезист;2) a significant complication of the design and technology of the projection device while reducing the wavelength of radiation used when projecting the image onto the photoresist;
3) радикальное усложнение оптической системы и технологии изготовления проецируемого объекта - маски по мере уменьшения длины волны, используемой при проецировании;3) a radical complication of the optical system and manufacturing technology of the projected object - the mask as the wavelength used in the projection decreases;
4) резкое удорожание технологии и оборудования по мере роста степени интеграции производимой продукции;4) a sharp rise in the cost of technology and equipment as the degree of integration of manufactured products increases;
5) чрезвычайно низкая технологическая гибкость производственного процесса и очень высокая стоимость его перестройки;5) the extremely low technological flexibility of the production process and the very high cost of its reconstruction;
6) принципиальная невозможность создания диверсифицированного производства.6) the fundamental impossibility of creating diversified production.
Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, является принципиальное упрощение технологического процесса создания высокоразрешающих изображений на светочувствительном слое, возможность получения высокоразрешающих изображений двумерных/трехмерных структур на светочувствительном слое без использования масок и при этом практически без каких-либо дифракционных искажений, в том числе, получение ровного края линии, возможность изменения интервалов (промежутков) между элементами рисунка с дискретом до 0,01 нм, обеспечение расстояния между световодами и фоторезистом с дискретом 0,01, что обеспечивает, во-первых, необходимую точность при установке расстояния 1-50 нм, позволяющего работать в условиях ближнего поля при практическом отсутствии дифракционных искажений, а во-вторых, обеспечение заданного изменения диаметра пятна засветки в зависимости от расстояния, и, следовательно, получение точного размера элемента рисунка, например, в виде линии заданной ширины, перемещения фоторезиста и/или световодов в направлении, перпендикулярном этой линии, а так же обеспечение перекрытия пятен засветки для получения рисунка в виде непрерывной линии или любой другой формы, например двумерной фигуры.The technical result that can be obtained by implementing the present invention is the fundamental simplification of the technological process of creating high-resolution images on a photosensitive layer, the ability to obtain high-resolution images of two-dimensional / three-dimensional structures on a photosensitive layer without the use of masks and with virtually no diffraction distortion, including obtaining a smooth edge of the line, the ability to change the intervals (gaps) between the elements of fig unit with a discretion of up to 0.01 nm, ensuring the distance between the optical fibers and a photoresist with a discretion of 0.01, which ensures, firstly, the necessary accuracy when setting the distance 1-50 nm, which allows working in the near field with the practical absence of diffraction distortion, and secondly, providing a given change in the diameter of the spot of light depending on the distance, and, therefore, obtaining the exact size of the picture element, for example, in the form of a line of a given width, moving the photoresist and / or optical fibers in the direction ndicular to this line, as well as providing overlapping spots of light to obtain a pattern in the form of a continuous line or any other shape, such as a two-dimensional figure.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения изображения на фоторезисте, содержащем световоды, соединенные с источником или источниками излучения и выполненные оптоволоконными с утоненными концами или в виде микроконусов из материала, прозрачного для используемого излучения, диаметры утоненных концов оптоволоконных световодов или радиусы закругления при вершине микроконусов, направленных в сторону фоторезиста, имеют размер от 10 до 50 нм, при этом световоды и/или подложка с фоторезистом установлены с возможностью перемещения относительно друг друга с помощью XYZ-нанопозиционера с дискретом до 0,01 нм, а расстояние z между световодами и фоторезистом составляет от 1 до 2000 нм.The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for obtaining an image on a photoresist containing optical fibers connected to a radiation source or sources and made of fiber optic with thinned ends or in the form of microcones from a material transparent to the radiation used, the diameters of the thinned ends of the optical fibers or the radii of curvature at the apex of the microcone directed toward the photoresist have a size of 10 to 50 nm, while the fibers and / or the substrate with the photoresist ovleny movable relative to each other via XYZ-nanopositioner increments up to 0.01 nm, and the distance z between the optical fibers and the photoresist is from 1 to 2000 nm.
При этом для обеспечения разрешения Δ х≈ d расстояние между световодами и фоторезистом составляет z≤ d.Moreover, to ensure resolution Δ x≈ d, the distance between the optical fibers and the photoresist is z≤ d.
Кроме того, целесообразно, чтобы устройство было выполнено с возможностью коммутирования светового потока, проходящего через световоды.In addition, it is advisable that the device was made with the possibility of switching the light flux passing through the optical fibers.
Световоды могут быть выполнены в виде микроконусов, выполненных из кремния или соединений типа А11ВV или AIIIBVI, а на их основаниях выполнены твердотельные коммутируемые нанолазеры или светодиоды, генерирующие заданное излучение, или индивидуально коммутируемые затворные устройства, регулирующие доступ излучения в микроконусы. При этом микроконусы могут быть расположены на поверхности соответствующих планарных световодов.The optical fibers can be made in the form of micro-cones made of silicon or compounds of type A 11 V V or A III B VI , and on their bases solid-state switched nanolasers or LEDs generating a given radiation or individually switched shutter devices that regulate the access of radiation to micro-cones are made . In this case, the microcones can be located on the surface of the corresponding planar optical fibers.
Кроме того, световоды могут образовывать матрицу из нескольких рядов, по несколько световодов в каждом ряду, или световоды могут быть сгруппированы в несколько двумерных матриц, расположенных в несколько рядов по несколько матриц в каждом ряду, каждая из которых состоит из нескольких рядов световодов по несколько световодов в каждом ряду.In addition, optical fibers can form a matrix of several rows, several optical fibers in each row, or optical fibers can be grouped into several two-dimensional arrays arranged in several rows by several matrices in each row, each of which consists of several rows of optical fibers with several optical fibers in each row.
При этом размер матриц световодов целесообразно выполнять близким или равным размеру подложек с фоторезистом.In this case, the size of the matrixes of the optical fibers is advisable to be close to or equal to the size of the substrates with photoresist.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения изображения на фоторезисте, содержащем по меньшей мере один автоэмиссионный эмиттер, соединенный с источником тока, подложку с фоторезистом и источник магнитного поля, подложка с фоторезистом и автоэмиссионный эмиттер или автоэмиссионные эмиттеры расположены в магнитном поле, направленном вдоль продольной(ых) оси(ей) острия(й) автоэмиссионного(ых) эмиттера(ов), а подложка с фоторезистом и/или автоэмиссионный эмиттер или автоэмиссионные эмиттеры установлены с возможностью перемещения относительно друг друга с дискретом до 0,01 нм.The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for acquiring an image on a photoresist containing at least one field emission emitter connected to a current source, a substrate with a photoresist and a magnetic field source, a substrate with a photoresist and a field emission emitter or field emission emitters are located in a magnetic a field directed along the longitudinal axis (s) of the tip (s) of the field emission emitter (s), and a substrate with a photoresist and / or field emission emitter or field emission emitters anovleny movable relative to each other with increments of 0.01 nm.
При этом автоэмиссионный эмиттер или автоэмиссионные эмиттеры могут быть расположены на расстоянии от 1 нм до нескольких миллиметров или более от поверхности фоторезиста, в частности могут быть расположены на расстоянии от 1 до 5000 нм от поверхности фоторезиста.In this case, the field emission emitter or field emission emitters can be located at a distance of 1 nm to several millimeters or more from the surface of the photoresist, in particular, they can be located at a distance of 1 to 5000 nm from the surface of the photoresist.
Кроме того, автоэмиссионный(ые) эмиттер(ы) целесообразно выполнять с возможностью коммутирования эмитируемого тока.In addition, the field emission emitter (s) are expediently performed with the possibility of switching the emitted current.
При этом автоэмиссионные эмиттеры могут образовывать двумерную матрицу из нескольких рядов по несколько автоэмиссионных эмиттеров в каждом ряду или автоэмиссионные эмиттеры могут быть сгруппированы в несколько двумерных матриц, расположенных в несколько рядов по несколько таких матриц в каждом ряду, каждая из которых состоит из нескольких рядов автоэмиссионных эмиттеров по несколько рядов автоэмиссионных эмиттеров в каждом ряду.Moreover, field emission emitters can form a two-dimensional matrix of several rows of several field emission emitters in each row or field emission emitters can be grouped into several two-dimensional matrices arranged in several rows of several such matrices in each row, each of which consists of several rows of field emission emitters several rows of field emission emitters in each row.
На фиг.1 изображен пучок световодов, утоненные концы которых создают перекрывающиеся световые пучки, создающие изображение на фоторезисте, расположенном на подложке из полупроводникового материала.Figure 1 shows a beam of optical fibers, the thinned ends of which create overlapping light beams that create an image on a photoresist located on a substrate of semiconductor material.
На фиг.2 приведено изображение, созданное на фоторезисте неперекрывающимися световыми пучками с помощью комплексной матрицы, состоящей из световодных матриц.Figure 2 shows the image created on the photoresist by non-overlapping light beams using a complex matrix consisting of light guide matrices.
На фиг.3 представлена световодная матрица из микроконусов, изготовленных из полупроводникового материала, создающих генерируемые нанолазерами или светодиодами перекрывающиеся световые пучки на поверхности фоторезиста, находящегося на подложке из полупроводникового материала.Figure 3 presents the light guide matrix of microcones made of a semiconductor material, creating overlapping light beams generated by nanolasers or LEDs on the surface of the photoresist located on a substrate of semiconductor material.
На фиг.4 приведено изображение, созданное матрицей из микроконусов на поверхности фоторезиста, причем световые пучки, испускаемые микроконусами, перекрываются.Figure 4 shows the image created by the matrix of microcones on the surface of the photoresist, and the light beams emitted by the microcones overlap.
На фиг.5 приведено изображение матрицы из диэлектрических или полупроводниковых микроконусов на планарном световоде, которые пропускают световой пучок, когда открыт световой затвор.Figure 5 shows an image of a matrix of dielectric or semiconductor microcones on a planar waveguide, which pass the light beam when the light shutter is open.
На фиг.6 приведено изображение матрицы автоэмиссионных острий, расположенных на подложке и эмитирующих электронные пучки, под воздействием вытягивающего поля диафрагм.Figure 6 shows the image of the matrix of field emission tips located on the substrate and emitting electron beams, under the influence of the pulling field of the diaphragms.
Устройство (см. фиг.1) для получения изображения на светочувствительном слое (фоторезисте) содержит соединенные с источником излучения световоды 1 с утоненными концами 2, направленные в сторону светочувствительного слоя (фоторезиста) 4, нанесенного на подложку 5, и расположенные таким образом, чтобы световые пятна 3 на светочувствительном слое (фоторезисте) могли создать изображение с заданной топологией, состоящее из:A device (see Fig. 1) for acquiring an image on a photosensitive layer (photoresist) contains optical fibers 1 connected with a radiation source with thinned ends 2, directed towards the photosensitive layer (photoresist) 4 deposited on the
1) неперекрывающихся пятен засветки 3 (фиг.2),1) non-overlapping spots of illumination 3 (figure 2),
2) или из перекрывающихся пятен засветки 3 (фиг.4), при этом диаметр утоненных концов световодов d изменяется в пределах от 10 до 2000 нм, а расстояние z между ними и светочувствительным слоем лежит в интервале z≈ 0,1d-2d. Перекрытие пятен засветки, когда из-за конечной величины диаметров неутоненной части световодов их утоненные концы не могут быть достаточно близко размещены, чтобы обеспечить перекрытие пятен засветки на фоторезисте при требуемом разрешении, тем не менее может быть достигнуто за счет контролируемого прецизионного перемещения световодов относительно фоторезиста и соответствующим образом организованной коммутации источников излучения, запитывающих световоды.2) or from overlapping spots of illumination 3 (Fig. 4), while the diameter of the thinned ends of the optical fibers d varies from 10 to 2000 nm, and the distance z between them and the photosensitive layer lies in the range z≈0.1d-2d. Overlapping of spots of light when, due to the finite diameters of the unshaded part of the optical fibers, their thinned ends cannot be placed close enough to ensure overlapping of spots of light on the photoresist with the required resolution, nevertheless, this can be achieved by controlled precision movement of the optical fibers with respect to the photoresist and suitably organized switching of radiation sources supplying optical fibers.
Световоды 1 могут быть выполнены из прозрачного для используемого излучения материала с возможностью коммутирования проходящего через них светового потока.The optical fibers 1 can be made of a material transparent to the radiation used, with the possibility of switching the light flux passing through them.
Световоды также могут быть выполнены в виде микроконусов 8 (фиг.3) с радиусом закругления при вершине порядка 10 нм, выполненных из полупроводниковых материалов, достаточно прозрачных для излучения используемой длины волны, например Si, вершины которых направлены в сторону светочувствительного слоя (фоторезиста) 4, нанесенного на полупроводниковую подложку 5, и расположенных таким образом, чтобы обеспечить перекрытие световых пучков 3 на светочувствительном слое (фоторезисте) 4, нанесенном на полупроводниковую подложку 5, а на их основании могут быть созданы с помощью технологий, существующих в современной микроэлектронике (Charles Lieber, CERN Courier, May 2003), твердотельные коммутируемые нанолазеры или светодиоды 9, генерирующие излучение с соответствующей λ , для которой микроконус из полупроводникового материала прозрачен, что позволяет получить изображение с заданной топологией (фиг.4). Такие световоды могут образовать двумерную матрицу из нескольких рядов по несколько световодов в каждом ряду. Коммутируя отдельные световоды матрицы, можно сформировать на светочувствительном слое (фоторезисте), расположенном в непосредственной близости от матрицы, рисунок с требуемой топологией.The optical fibers can also be made in the form of microcones 8 (Fig. 3) with a radius of curvature at an apex of the order of 10 nm, made of semiconductor materials transparent enough to emit the used wavelength, for example, Si, whose vertices are directed towards the photosensitive layer (photoresist) 4 deposited on the
Световоды могут быть выполнены и в виде изготовленных из диэлектрика или полупроводникового материала микроконусов 11 (фиг.5), расположенных на планарном световоде 10, вершины которых направлены в сторону фоторезиста 4, нанесенного на полупроводниковую подложку 5, и пропускают коммутируемые световые пучки 3, когда открыты коммутируемые затворные устройства 12, регулирующие доступ излучения в микроконус, создающие заданное изображение на фоторезисте 4.The optical fibers can also be made in the form of microcones 11 made of a dielectric or semiconductor material (Fig. 5) located on a planar
Световоды могут образовывать двумерную матрицу из нескольких рядов, по несколько световодов в каждом ряду, создающих на поверхности фоторезиста заданное изображение 7, образованное пятнами засветки 6 (фиг.2).The optical fibers can form a two-dimensional matrix of several rows, several optical fibers in each row, creating on the surface of the photoresist a
Световоды могут быть сгруппированы в несколько матриц, расположенных в несколько рядов по несколько матриц в каждом ряду, каждая из которых состоит из нескольких рядов световодов по несколько световодов в каждом ряду (фиг.2).The optical fibers can be grouped into several matrices arranged in several rows of several matrices in each row, each of which consists of several rows of optical fibers with several optical fibers in each row (figure 2).
В другом варианте выполнения устройство для получения изображения на световой мишени содержит по меньшей мере, один соединенный с источником излучения световод (микроконус), утоненным концом (вершиной) направленный в сторону фоторезиста, при этом световод (микроконус) или световоды и/или фоторезист установлены с возможностью перемещения относительно друг друга с дискретом до 0,01 нм, а диаметр утоненных концов световодов (микроконусов) и расстояние между ними и фоторезистом составляют от 10 до 2000 нм.In another embodiment, the device for acquiring an image on a light target contains at least one optical fiber connected to the radiation source (microcone), with a thinned end (top) directed towards the photoresist, while the optical fiber (microcone) or optical fibers and / or photoresist are installed with the ability to move relative to each other with a discretion of up to 0.01 nm, and the diameter of the thinned ends of the optical fibers (microcone) and the distance between them and the photoresist are from 10 to 2000 nm.
Световоды (фиг.3) выполняются в виде кремниевых микроконусов 8, вершины которых направлены в сторону фоторезиста 4, нанесенного на полупроводниковую подложку 5, на котором световые пучки 3 создают заданное изображение, а на их основании могут быть созданы твердотельные коммутируемые нанолазеры или светодиоды 9, генерирующие заданное излучение.The optical fibers (Fig. 3) are made in the form of
Световоды образуют двумерную матрицу из нескольких рядов, по несколько световодов в каждом ряду аналогично тому, как это изображено на фиг.1 в случае оптоволоконных световодов.The optical fibers form a two-dimensional array of several rows, several optical fibers in each row, similar to that shown in Fig. 1 in the case of optical fibers.
Световоды сгруппированы в несколько матриц, расположенных в несколько рядов по несколько матриц в каждом ряду, каждая из которых состоит из нескольких рядов световодов по несколько световодов в каждом ряду аналогично тому, как это сделано в случае оптоволоконных световодов на (фиг.2).The optical fibers are grouped into several matrices arranged in several rows of several matrices in each row, each of which consists of several rows of optical fibers with several optical fibers in each row in the same way as in the case of optical fibers in (Fig. 2).
При использовании идеального точечного источника освещенность, создаваемая им на экране (в нашем случае на фоторезисте), находящемся на расстояниях <λ используемого излучения, представляет собой пятно. При этом на краю светового пятна отсутствуют какие-либо дифракционные максимумы. Таким идеальным точечным источником может быть стекловолокно, вытянутое таким образом, что у его конца диаметр световода d составит примерно 10 нм, или микроконус с радиусом закругления при вершине того же порядка. Но, как известно, диаметр светового пятна на расстоянии z<d (где d - диаметр конца световода) также будет близок к d. Поэтому, используя матрицу из подобных световодов, расположенных друг относительно друга таким образом, чтобы световые пятна, создаваемые этими идеальными точечными источниками, перекрывались, можно создавать на фоторезисте, находящемся на расстоянии z≈ d, плоское изображение. Коммутируя отдельные световоды матрицы можно создавать ряды световых линий или совокупность различным образом расположенных световых точек, очертания которых повторяют очертания, создаваемые свечением матрицы. Если на конце каждого световода разместить источник излучения, эмитирующий необходимую длину волны, то, коммутируя эти источники, можно создать на поверхности светочувствительного слоя (фоторезиста), расположенного на расстоянии порядка d, практически любое плоское изображение с разрешением Δ х≈ d. Такая коммутация может осуществляться как коммутацией источников излучения, так и быстродействующих световых затворов на торцах световодов, на которые подается излучение, с помощью которого осуществляется экспозиция фоторезиста.When using an ideal point source, the illumination created by it on the screen (in our case, on a photoresist) located at distances <λ of the radiation used is a spot. Moreover, at the edge of the light spot there are no diffraction maxima. Such an ideal point source can be fiberglass, stretched in such a way that at its end the fiber diameter d is about 10 nm, or a microcone with a radius of curvature at the apex of the same order. But, as you know, the diameter of the light spot at a distance z <d (where d is the diameter of the end of the fiber) will also be close to d. Therefore, using a matrix of similar waveguides located relative to each other so that the light spots created by these ideal point sources overlap, you can create a flat image on the photoresist located at a distance z≈ d. By commuting the individual optical fibers of the matrix, it is possible to create rows of light lines or a combination of variously located light points, the outlines of which repeat the outlines created by the matrix glow. If we place a radiation source emitting the necessary wavelength at the end of each fiber, then by commuting these sources, we can create almost any flat image with a resolution of Δ x≈ d on the surface of the photosensitive layer (photoresist) located at a distance of the order of d. Such switching can be carried out both by switching the radiation sources and by fast-acting light shutters at the ends of the optical fibers to which the radiation is supplied, by which the photoresist is exposed.
В связи с тем, что диаметр световодов в области не подверженной утонению существенно превосходит диаметр световодов на оконечном участке, их расположение на оконечном участке может осуществляться так, чтобы:Due to the fact that the diameter of the optical fibers in the area not subject to thinning significantly exceeds the diameter of the optical fibers in the terminal section, their location in the terminal section can be carried out so that:
1) световые пятна, создаваемые ими на фоторезисте, перекрывались, тогда как сами световоды представляли бы собой расходящийся трехмерный пучок (фиг.1), что позволяло бы свести утоненные части световодов на расстояния, при которых возможно перекрытие световых пятен либо их возможно более близкое расположение на поверхности фоторезиста. Коммутируя источники излучения, можно экспонировать на поверхность фоторезиста любую произвольную топологию в пределах такой световодной матрицы с разрешением ~d.1) the light spots created by them on the photoresist overlapped, while the light guides themselves would be a diverging three-dimensional beam (Fig. 1), which would make it possible to reduce the thinned parts of the light guides to distances at which light spots can be overlapped or their closer proximity on the surface of the photoresist. By commuting the radiation sources, it is possible to expose any arbitrary topology within the limits of such a fiber guide matrix with a resolution of ~ d on the photoresist surface.
2) утоненные концы световодов располагаются таким образом, что световые пятна на фоторезисте поверхности образуют плоское изображение заранее выбранной формы, которое может состоять и из отдельных сегментов или групп световых пятен. В этом случае создание требуемой топологии при засветке фоторезиста производится путем последовательного позиционирования подложки с фоторезистом под такой световодной матрицей, состоящей из множества отдельных матриц, во время контролируемого перемещения с помощью прецизионного XYZ-нанопозиционера, позволяющего осуществлять позиционирование фоторезиста с дискретом до 0,01 нм, что значительно превосходит разрешение световодной матрицы. Коммутация световодов и прецизионное позиционирование световодной матрицы с линейным разрешением, значительно превосходящим разрешение, обеспечиваемое матрицей и равное характерному размеру d светового пятна, создаваемого одним световодом (микроконусом), позволяют экспонировать на поверхности фоторезиста любую заранее заданную топологию. Важно отметить, что в этом случае позиционирование осуществляется в пределах хода точной ступени нанопозиционера, т.к. расстояние между утоненными концами световодов (вершинами микроконусов), осуществляющих засветку, может быть ≈ 0,1-20 мкм. При этом могут использоваться любые прецизионные позиционеры, обладающие необходимым разрешением (Δ х, Δ у<d) и необходимой базой перемещения.2) the thinned ends of the optical fibers are positioned so that the light spots on the surface photoresist form a flat image of a pre-selected shape, which can also consist of individual segments or groups of light spots. In this case, the required topology is created when the photoresist is illuminated by sequentially positioning the substrate with the photoresist under such a fiber guide, consisting of many separate matrices, during a controlled movement using a precision XYZ nanopositioner, which allows the photoresist to be positioned with a discretization of up to 0.01 nm, which significantly exceeds the resolution of the light guide matrix. Fiber optic switching and precise positioning of a fiber guide matrix with a linear resolution significantly exceeding the resolution provided by the matrix and equal to the characteristic size d of the light spot created by one fiber (microcone) allow any predetermined topology to be exposed on the surface of the photoresist. It is important to note that in this case, positioning is carried out within the course of the exact step of the nanopositioner, because the distance between the thinned ends of the optical fibers (the vertices of the microcones) that illuminate can be ≈ 0.1–20 μm. In this case, any precision positioners with the necessary resolution (Δ x, Δ y <d) and the necessary displacement base can be used.
3) общая световодная матрица состоит из N комплексных световодных матриц, аналогичных описанной в пункте 2. При этом N равно числу СБИС, располагающихся на кремниевой пластине, а расстояние между проекциями топологии СБИС на фоторезисте выбирается заведомо большим, чем максимальное смещение единичной матрицы при экспозиции, обеспечивающей создание заданной топологии единичной СБИС на фоторезисте.3) the total fiber guide matrix consists of N complex fiber guide arrays similar to those described in clause 2. In this case, N is equal to the number of VLSIs located on the silicon wafer, and the distance between the projections of the VLSI topology on the photoresist is obviously larger than the maximum displacement of a single matrix during exposure, providing the creation of a given topology of a single VLSI on the photoresist.
4) коммутируя заранее заданным способом световоды (микроконусы) в каждой матрице, входящей в состав комплексной матрицы, которая по размерам может быть сопоставима с размером кремниевой (или иной полупроводниковой) подложкой, можно в процессе засветки одной такой подложки создать на ней СБИС с различной топологией, что может кардинально уменьшить стоимость изготовления заказных СБИС.4) by commuting in a predetermined way, the optical fibers (microcones) in each matrix, which is part of a complex matrix, which can be comparable in size to the size of a silicon (or other semiconductor) substrate, can create VLSIs with different topologies on it during exposure to one such substrate that can dramatically reduce the cost of manufacturing custom VLSI.
Одним из перспективных путей создания такой световодной матрицы может оказаться использование в качестве световодов микроконусов из соответствующего полупроводникового материала, например кремния или соединений типа АIIВV или АIIIВVI, вершины которых и будут являться концами световодов. Такие матрицы из микроконусов могут создаваться с помощью обычной технологии производства микроэлектронных чипов (Ю.Д.Чистяков, Ю.П.Райнова. Физико-химические основы технологии микроэлектроники, Москва, 1979 г.). При этом на основании таких микроконусов могут с помощью той же технологии создаваться твердотельные микролазеры (или светодиоды), генерирующие излучение в диапазоне длин волн, для которых соответствующий полупроводник достаточно прозрачен.One of the promising ways to create such a fiber guide matrix may be to use micro-cones from the corresponding semiconductor material, for example, silicon or compounds of type A II B V or A III B VI , the tips of which will be the ends of the light guides. Such arrays of microcones can be created using the usual technology for the production of microelectronic chips (Yu.D. Chistyakov, Yu.P. Rainova. Physicochemical principles of the technology of microelectronics, Moscow, 1979). Moreover, based on such microcones, using the same technology, solid-state microlasers (or LEDs) can be created that generate radiation in the wavelength range for which the corresponding semiconductor is sufficiently transparent.
Световодная матрица (фиг.5) может быть создана и путем размещения на поверхности 10 микроконусов 11 из соответствующего диэлектрика или полупроводникового материала, обладающих соответствующим показателем преломления и прозрачных для излучения с выбранной длиной волны. В этом случае через микроконусы 11 излучение сможет выходить из планарного световода 10, когда открыт световой затвор 12, и направляться в виде световых пучков 3 на фоторезист 4, расположенный на полупроводниковой подложке 5. Использование пленочного планарного световода позволяет создавать (с помощью находящихся на их поверхности микроконусов 11) двумерные изображения (фиг.4). Коммутация световых пучков, исходящих из микроконусов 11, может осуществляться с помощью электрооптических затворов 12 (например, использующих эффект Поккельса), располагающихся в основании микроконусов 11.The light guide matrix (Fig. 5) can also be created by placing on the
Световодные матрицы с ближнеполевыми точечными источниками, создающими на поверхности фоторезиста 4 световые пятна 6, свободные от дифракционных и иных искажений, позволяют создать на поверхности фоторезиста топологию 7, соответствующую используемой процедуре засветки фоторезиста с помощью такой матрицы (фиг.2). В случае необходимости получения сплошных линий или двумерных фигур создание такой топологии может быть обеспечено не только коммутацией источников излучения, располагающихся на световодах, но и смещением подложки с фоторезистом относительно матрицы или наоборот матрицы относительно подложки, совмещенным с процессом экспонирования. При этом в случае использования матриц с характерным размером, близким или равным размеру кремниевых подложек, применяемых сегодня для создания СБИС, можно на одной подложке создавать в едином процессе засветки СБИС с различными топологиями, что создает практически неоценимые преимущества для разработки и создания заказных схем и радикального удешевления самого процесса разработки новых СБИС.Light guide arrays with near-field point sources creating
Предлагаемые устройства, комплектуемые прецизионными XYZ-нанопозиционерами, могут заменить собой степперы. Такие устройства позволяют осуществлять параллельную засветку всей подложки, что существенно повышает производительность. А предварительная оценка позволяет заключить, что стоимость такого устройства при серийном производстве может оказаться ниже стоимости степпера в 50-100 раз. Это может служить решающим аргументом в пользу создания и применения такого рода устройств, т.к. современные степперы стоят от 20 до 60 миллионов долларов.The proposed devices, equipped with precision XYZ nanopositioners, can replace the steppers. Such devices allow parallel illumination of the entire substrate, which significantly increases productivity. A preliminary assessment allows us to conclude that the cost of such a device in mass production may be 50-100 times lower than the cost of a stepper. This can serve as a decisive argument in favor of the creation and use of such devices, because modern steppers cost from 20 to 60 million dollars.
Естественным развитием предлагаемой матричной технологии фотолитографии является использование автоэмиссионных острийных матриц. На фиг.6 приведено изображение автоэмиссионных острий 15, расположенных на подложке 14, эмитирующих электронные пучки 16 под воздействием вытягивающего поля диафрагм 13. Кроме того, одиночные автоэмиссионные острия используются в качестве источников электронных пучков и для создания высокоразрешающих изображений на фоторезисте 4, нанесенном на полупроводниковую подложку 5. Однако несмотря на то, что современная электронная литография, использующая обычную электронную пушку в качестве источника электронного пучка, позволяет решить проблему достижения практически любого необходимого разрешения, она так и не нашла сколько-нибудь широкого применения в производстве СБИС, во-первых, ввиду чрезвычайно низкой производительности, характерной для любого способа создания рисунка, связанного с последовательной прорисовкой изображения, в отличии от широко применяемого в настоящее время метода фотолитографии, позволяющего одновременно создавать рисунок на значительной части поверхности фоторезиста. Это различие аналогично различию между работой печатной машины и машинистки.A natural development of the proposed matrix technology of photolithography is the use of field emission tip matrices. Figure 6 shows the image of the
Но использование автоэмиссионных многоострийных матриц позволяет перейти от малопроизводительной электронной литографии, в случае которой сканирующий электронный пучок, перемещаясь последовательно, создает на соответствующем фоторезисте заданную топологию, к многопучковой планарной электронной литографии, позволяющей добиться радикально большей производительности.But the use of field-emission multi-tip arrays allows us to switch from low-performance electron lithography, in which case the scanning electron beam, moving sequentially, creates a given topology on the corresponding photoresist, to multi-beam planar electron lithography, which allows to achieve radically greater productivity.
Использование автоэмиссионных острийных матриц с индивидуально управляемыми остриями (аналогичных автоэмиссионным матрицам, применяемым в автоэмиссионных дисплеях) позволяет:The use of field emission tip matrices with individually controlled tips (similar to field emission matrices used in field emission displays) allows:
1) осуществлять параллельную высокопроизводительную засветку фоторезиста с чрезвычайно высоким пространственным разрешением;1) to carry out parallel high-performance illumination of the photoresist with an extremely high spatial resolution;
2) в случае, когда пятна засветки, создаваемые отдельными остриями, не перекрываются, смещение автоэмиссионный матрицы на расстояния большие, чем расстояние между соседними остриями, позволяет (как и в случае световодных матриц) осуществлять (там, где это требуется) непрерывную засветку в пределах площади фоторезиста, засвечиваемой такой автоэмиссионной матрицей. При этом полностью устраняется дисторсия, наблюдающаяся обычно при отклонении электронного пучка на углы, отличающиеся от параксиальных;2) in the case where the spots of light created by individual tips do not overlap, the displacement of the field-emission matrices by distances greater than the distance between adjacent points allows (as in the case of fiber-optic matrices) continuous illumination within the area of the photoresist illuminated by such a field emission matrix. This completely eliminates the distortion that is usually observed when the electron beam is deflected by angles other than paraxial;
3) осуществляя коммутации острий в сочетании со смещением автоэмиссионной матрицы, создать любое изображение на поверхности фоторезиста в пределах площади его засветки;3) by switching the tips in combination with the displacement of the field-emission matrix, create any image on the surface of the photoresist within the area of its exposure;
4) создавая комплексную автоэмиссионную матрицу (аналогичную по геометрии комплексной световодной матрице фиг.2), получить возможность одновременной засветки электронными пучками всего фоторезиста, покрывающего подложку из полупроводникового материала, при незначительном смещении фоторезиста или комплексной матрицы на расстояния, не превышающие зазора между отдельными матрицами (от ~ 0,01 до 0,1 мм). Благодаря такой компоновке наряду с огромным увеличением производительности можно осуществлять на одной подложке одновременное изготовление совершенно различных СБИС. В принципе, можно осуществить изготовление всех СБИС, из которых состоит компьютер или какое-либо другое устройство, на одной подложке.4) by creating a complex field emission matrix (similar in geometry to the complex light guide matrix of Fig. 2), it is possible to simultaneously illuminate with electron beams the entire photoresist covering the semiconductor material substrate, with a slight displacement of the photoresist or complex matrix by distances not exceeding the gap between the individual matrices ( from ~ 0.01 to 0.1 mm). Thanks to this arrangement, along with a huge increase in productivity, it is possible to simultaneously manufacture completely different VLSI on the same substrate. In principle, it is possible to manufacture all the VLSIs that make up a computer or some other device on one substrate.
Использование многоострийных автоэмиссионных матриц позволяет получать чрезвычайно высокоразрешающие изображения на фоторезисте со значительно более высокой производительностью, чем обычная электронная литография, при практически полном устранении дисторсионных искажений и устранении трудностей получения высокоразрешающих сплошных изображений линий благодаря возможности контролируемого высокоточного относительного смещения фоторезиста и автоэмиссионной матрицы друг относительно друга;The use of multi-edge field-emission matrices allows obtaining extremely high-resolution images on a photoresist with significantly higher performance than conventional electronic lithography, while eliminating distortion distortions almost completely and eliminating the difficulties in obtaining high-resolution continuous line images due to the possibility of controlled high-precision relative displacement of the photoresist and field-emission matrix relative to each other;
5) избежать расходимости эмитируемых каждым острием электронных пучков и обеспечить радикальное улучшение разрешения, достигаемого при взаимодействии такого пучка с фоторезистом при использование аксиального (по отношению к остриям) магнитного поля. При этом расстояние от вершин эмиттеров автоэмиссионной матрицы до поверхности фоторезиста может достигать миллиметров без потери разрешения и интенсивности при приложении соответствующего магнитного поля.5) to avoid the divergence of the electron beams emitted by each tip and to provide a radical improvement in the resolution achieved by the interaction of such a beam with a photoresist using an axial (with respect to the tips) magnetic field. In this case, the distance from the vertices of the emitters of the field-emission matrix to the surface of the photoresist can reach millimeters without loss of resolution and intensity when an appropriate magnetic field is applied.
Наконец, создание такого рода световодных и автоэмиссионных матричных устройств радикально упрощает технологию, позволяя перейти от индустриальной эры производства СБИС, в которой мы живем сегодня, к постиндустриальной технологии производства, когда разработкой и изготовлением СБИС смогут заниматься малые коллективы, т.е. когда эта технология станет доступной не только гигантским современным заводам, стоимостью 5-7 миллиардов долларов, но и огромному числу небольших групп ученых и инженеров.Finally, the creation of such fiber-optic and field-emission matrix devices radically simplifies the technology, making it possible to move from the industrial era of production of VLSI in which we live today to the post-industrial production technology when small teams can develop and manufacture VLSI, i.e. when this technology becomes available not only to gigantic modern plants worth $ 5-7 billion, but also to a huge number of small groups of scientists and engineers.
Claims (14)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003121347/28A RU2251132C2 (en) | 2003-07-15 | 2003-07-15 | Device for receiving image |
| EP04748966A EP1835347A4 (en) | 2003-07-15 | 2004-07-13 | Image producing methods and image producing devices |
| US11/632,810 US20080298542A1 (en) | 2003-07-15 | 2004-07-13 | Image Producing Methods and Image Producing Devices |
| PCT/RU2004/000273 WO2005006082A1 (en) | 2003-07-15 | 2004-07-13 | Image producing methods and image producing devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003121347/28A RU2251132C2 (en) | 2003-07-15 | 2003-07-15 | Device for receiving image |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003121347A RU2003121347A (en) | 2005-01-10 |
| RU2251132C2 true RU2251132C2 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=34881644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003121347/28A RU2251132C2 (en) | 2003-07-15 | 2003-07-15 | Device for receiving image |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2251132C2 (en) |
-
2003
- 2003-07-15 RU RU2003121347/28A patent/RU2251132C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003121347A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6544698B1 (en) | Maskless 2-D and 3-D pattern generation photolithography | |
| US20080298542A1 (en) | Image Producing Methods and Image Producing Devices | |
| JPWO2007138805A1 (en) | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| WO2015124555A1 (en) | Mirror array | |
| EP1200978A1 (en) | Electron beam column using high numerical aperture illumination of the photocathode | |
| US7663734B2 (en) | Pattern writing system and pattern writing method | |
| JPH1074448A (en) | Method and device for forming pattern within photoresist by emission of continuous laser applied to manufacture of microchip cathode emitting electron source and flat display screen | |
| KR100918335B1 (en) | Projection exposure device | |
| JP2007027722A (en) | Lithography equipment, device manufacturing method, and device having increased focal point depth by being manufactured by this method | |
| CN112596347B (en) | Multiple exposure method for digital mask projection lithography | |
| JP4354431B2 (en) | Lithography system | |
| JP6494339B2 (en) | Illumination optical system, exposure apparatus, and article manufacturing method | |
| EP2178107A1 (en) | Lighting optical apparatus, photolithography equipment and device manufacturing method | |
| JP2010161246A (en) | Transmission optical system, illumination optical system, exposure device, exposure method, and method of manufacturing device | |
| RU2251132C2 (en) | Device for receiving image | |
| JP4344162B2 (en) | Pattern drawing apparatus and pattern drawing method | |
| JP2004266259A (en) | Illumination optical device, exposure apparatus, and exposure method | |
| JP5531955B2 (en) | Illumination apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| RU2251133C1 (en) | Method and device for producing image | |
| JP5366019B2 (en) | Transmission optical system, illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| JP3376043B2 (en) | Illumination device and projection exposure apparatus using the same | |
| JP7381279B2 (en) | Exposure method | |
| JP2005150541A (en) | Illumination optical apparatus, aligner, and method for exposure | |
| US6081318A (en) | Installation for fabricating double-sided photomask | |
| JP2006120899A (en) | Projection optical system, adjustment method thereof, projection aligner, projection exposure method, and adjustment method of projection aligner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060716 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080304 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100716 |